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1、第6期(总第199期)机械工程与自动化No.62016年12月MECHANICALENGINEERING&AUTOMATIONDec.文章编号:1672-6413(2016)06-0073-03基于逆向工程的点云快速采集﹡王姝,张娟,纪刚强(太原工业学院工程训练中心,山西太原030008)摘要:以弹性体防毒面具面罩为研究对象,运用逆向工程技术,通过对面罩材质及结构的分析,确定了点云数据采集方案:利用三维扫描设备对弹性体的面罩进行扫描,使实物模型变为三维点云数据模型,并在CATIA软件中结合人机工程的理念完成面罩的逆向建模。该研究对
2、具有复杂曲面的弹性体制件进行逆向工程提供了一些有益的探索。关键词:逆向工程;弹性体;防毒面具面罩;点云中图分类号:TP274+.2文献标识码:A0引言在点云采集时样本要在常态下固定,并尽可能确点云的采集及处理是逆向工程的关键技术,它是保样本不变形,且保证样本不能人为移动;同时,由于指通过特定的测量设备和方法,将物体表面形状转换该产品具有复杂的曲面结构,需要多角度进行数据采为大量的三维坐标点,此数据一般用于逆向建模及尺集。由于该产品在正反两面都有拓扑结构,在点云采寸评价。通过快速三维扫描设备得到精确的测量数集之前要规划好摆放角度及模
3、型的固定方式,单次扫据,在很大程度上决定了所设计产品的最终质量、成本描有效点云数据尽可能地多且区域尽可能地大,以确及工作效率,是实现逆向工程最不可或缺、最基本的步保整体的扫描精度。对模型的零部件特征进行测量骤,是逆向工程的基础。时,需要在尽量大的区域内采集尽可能多的点云,如果防毒面具面罩主要用于保护使用者的面部、眼睛在模型结构中存在阵列特征、对称结构及明显特征约及呼吸系统免受有害气体和有害溶液的侵害,并起到束,要将点云数据尽量保存在同一个数据中,从而避免调节空气的作用,其使用的材料为弹性体,极易受外力因多次测量而产生的累计误差;而
4、对于附加特征(如小影响发生变形。防毒面具面罩具有复杂曲面并且硬度半径倒角等),测量时可根据测角、测头位置进行调整,低,本文以防毒面具面罩作为探索三维逆向工程测量并提高分辨率,来获取附加特征重构所需的点云数据。弹性体研究的样品,研究测量过程中的数据采集和处2防毒面具面罩的点云快速采集理方法。2.1三维扫描设备选择1数据采集本文采用Creaform公司生产的手持式三维激光点云数据采集在产品设计师与逆向工程及CAD／扫描仪HandySCAN300(如图2所示)对产品进行点CAE／CAM／RP／CNC之间扮演着桥梁的角色,是逆云快速采集。
5、该设备是独立的测量设备,无需测量臂向工程的第一步。随着传感技术、计算机技术、视觉图和三脚架,轻巧便携,并且也无需外部定位,可以在测像技术和控制技术等的不断发展,出现了多种点云采量时随意调整测量角度,通过标志点自动完成测量数集方法,按照测量原理一般可以将其分为接触测量和据的拼接;通过配套软件VXelements可以对点云数非接触测量两种,如图1所示。据进行编辑,完成点云数据的处理。该设备集数据采接触式测量方法是利用测量探头与被测对象进行集与处理为一体,扫描仪配套软件如图3所示。接触而获取样件三维数据信息,在测量过程中被测物2.2点云
6、快速采集体表面会受到接触力的作用,因此该方法不适用于对2.2.1点云采集环境选择软质材料、弹性材料、腐蚀性材料、易碎材料及其他超三维点云采集时必须保证扫描系统及被测对象处薄型材料进行测量,而且也不适用于具有复杂内部型于稳定环境中,并且保证在一种最原始状态下完成物腔、特征曲面多及特征几何尺寸少的零件模型。同时,体点云的扫描,扫描过程中不移动物体,最大限度地减由于其点云采集数据不像非接触式测量的测量点那么少外部环境因素对扫描结果的影响。密集,不适用于需要大量数据才能完成很好的反求曲2.2.2扫描前准备面。防毒面具面罩为橡胶和热塑性弹性
7、体产品,易受(1)为保证扫描对象表面的清洁,用风枪将面罩外力作用而变形,因此采用非接触式测量方式进行点表面的杂物清理干净。扫描对象表面若为反光、透明云采集。或深色时需进行显像剂的喷涂,本文所研究的面具面﹡太原工业学院院级青年科学基金资助项目(2015LQ23)收稿日期:2016-06-03;修订日期:2016-08-06作者简介:王姝(1988-),女,山西晋中人,助教,硕士,研究方向:逆向工程、3D打印。·74·机械工程与自动化2016年第6期罩状态无需喷涂显像剂。移动,保证在一种状态下完成点云数据的快速采集,确(2)由于本文研
8、究的防毒面具面罩属于弹性体,保所采集的点云数据的精确性。通常防毒面具面罩的且扫描系统通过标志点进行测量数据的拼接,而不同摆放状态如图4所示,由于面罩A面是盲区,面罩B面摆放状态下,标志点的相对位置将发生不同程度的变也是盲区,都不可以在一种状态下通过
